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Nutzenergie

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

05.01.2021

Letztes Update

18.08.2022

 

Nutzenergie – Definition, Verhältnis zu Primär- und Sekundärenergie, Wirkungsgrade

Inhalt des Wiki-Artikels

Nutzenergie – Definition, Wirkungsgrad, Effizienzsteigerungen

Die Nutzenergie ist die Energie, die dem Endverbraucher unmittelbar zur Verfügung steht. Ihr Name bezieht sich darauf, dass die Energiedienstleistung einen Nutzen mit sich bringt, zum Beispiel Raumwärme, Licht oder Warmwasser. Nutzenergie wird durch die Umwandlung von Endenergie gewonnen, wobei Energie verloren geht – etwa bei einer Glühbirne, die neben Licht auch Abwärme erzeugt.1

Überblick über die verschiedenen Energieformen

Die Definition von Energie beschreibt sie als Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Der Begriff Energie hat einen griechischen Ursprung, er ist von dem Wort „enérgeia“ abgeleitet, das so viel bedeutet wie „wirkende Kraft“ oder „Wirksamkeit“. Physikalisch gesehen kann Energie weder erzeugt noch verbraucht werden, sie wird lediglich in andere Formen umgewandelt. Grundsätzlich gibt es drei Energieformen:

Primärenergie ist in natürlich vorkommenden Energieträgern enthalten, die aufgrund dessen Primärenergieträger genannt werden. Es gibt fossile Primärenergieträger wie Rohöl, Steinkohle, Braunkohle und Erdgas. Darüber hinaus kann Primärenergie aus Windenergie, Wasserkraft, Erdwärme und Solarenergie über Prozesse nutzbar gemacht werden. Biomasse ist eine weitere erneuerbare Energiequelle mit Primärenergie, die zur Gewinnung von Nutzenergie dienen kann.

Durch Förderung und Aufbereitung wird die Primärenergie in Sekundärenergie umgewandelt. Die sogenannte Endenergie ist eine spezielle Form der Sekundärenergie. Beispiele für Sekundärenergieträger sind Kohlenbriketts, Benzin, Diesel, Heizöl, Strom, Fernwärme und Holzpellets. Die Sekundärenergie wird zum Verbraucher transportiert, je nach Art per Lkw, Tankwagen, über Wärmenetze oder das öffentliche Stromnetz.

Die Tertiärenergie entspricht der Nutzenergie. Beim Verbraucher wird die Sekundärenergie in Nutzenergie umgewandelt. Tertiärenergie tritt unter anderem in folgenden Formen auf:

  • Wärme
  • Licht
  • Mechanische Arbeit
  • Schall
  • Kälte

Beispielsweise kann Strom zur Erzeugung von Nutzenergie eingesetzt werden: Wird ein Lichtschalter betätigt, fließt der Strom zur Glühbirne, die daraus Licht erzeugt. Bei jedem Umwandlungsprozess treten Energieverluste auf, so dass von der eingesetzten Primärenergie weniger als die Hälfte als Nutzenergie erhalten bleibt.2

Wirkungsgrade der Nutzenergie

Durch den Wirkungsgrad wird bei Kraftwerken und technischen Einrichtungen das Verhältnis von eingesetzter Energie und daraus gewonnener Nutzenergie verdeutlicht. Rein theoretisch sind Wirkungsgrade von 0 Prozent bis 100 Prozent möglich. Praktisch ist es nicht möglich, dass Maschinen einen Wirkungsgrad von 100 Prozent erreichen, weil alle Prozesse mit Reibungs- oder Wärmeverlusten einhergehen. Bei brennstoffbetriebenen Kraftwerken spiegelt der Wirkungsgrad das Verhältnis vom Heizwert des eingesetzten Brennstoffs zur Leistung des Kraftwerks wider: Der Wirkungsgrad gibt darüber Auskunft, wie viel Prozent der im Brennstoff enthaltenen Energie in Strom umgewandelt wird. Die übrige Energie geht als Abwärme oder Umwandlungsverlust verloren.3

Mehr Tertiär- aus Primärenergie

Eine effizientere Stromerzeugung wird im Rahmen der Energiewende in Deutschland angestrebt. Bei der Umwandlung von Primärenergie in Sekundärenergie in Kraftwerken oder Raffinerien geht derzeit noch rund ein Drittel der Energie verloren. Weitere Einbußen verursachen der Eigenverbrauch des Energiesektors, Leitungs- und Fackelverluste sowie der nicht-energetische Verbrauch – der Rest steht als Endenergie zur Verfügung. Schließlich muss die Endenergie noch in Nutzenergie umgewandelt werden. Auch diese Umwandlung ist mit Verlusten verbunden, die sich auf etwa ein Drittel belaufen.

Der Energiesektor bietet großes Potenzial für effizienzsteigernde Maßnahmen. Beispielsweise wird die Heizung in vielen Gebäuden noch mit einem Heizwertkessel befeuert, der im Gegensatz zu einem Brennwertkessel nicht die Wärmeenergie kondensierter Abgase nutzt. Von der Nutzenergie Raumwärme geht aufgrund unzureichender Gebäudedämmungen viel verloren. Dabei ist es heute bereits möglich, Häuser so zu bauen, dass sie nicht mal mehr eine Heizungsanlage benötigen: Passivhäuser sind besonders gut isoliert und gleichen den geringen Wärmeverlust durch passive Energiequellen aus.

Was von der eingesetzten Primärenergie nach Abzug von Umwandlungs- und Leitungsverlusten, des Eigenverbrauchs des Umwandlungssektors und des nicht-energetischen Verbrauchs übrig bleibt und zur direkten Erzeugung von Nutzenergie dient, ist der sogenannte Endenergieverbrauch (EEV). Der EEV ergibt sich aus den Energieeinsätzen der Sektoren Verkehr, Haushalte, Industrie, Gewerbe und Handel sowie Dienstleistungen.

Das Diskussionspapier des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie „Grünbuch Energieeffizienz“ thematisiert die effiziente Verwendung von End- und Nutzenergie sowie die effiziente Überführung von Endenergie in Nutzenergie. Vor allem im Bereich der Stromerzeugung und des Transports zum Verbraucher sowie bei Umwandlungsprozessen in Raffinerien treten große Umwandlungsverluste auf. Effizienzsteigerungen entlang der gesamten Prozesskette können dafür sorgen, dass mehr Sekundär- beziehungsweise Tertiärenergie aus Primärenergie resultiert. Je komplexer und vielstufiger ein Prozess ist, um Endenergie wie Diesel, Benzin und Gas oder Nutzenergie wie Licht und Wärme zu gewinnen, desto mehr Energie muss dafür aufgewendet werden.

Weitere Verluste sind hinzunehmen, wenn Endenergie in Nutzenergie umgewandelt wird, zum Beispiel zum Antrieb eines Autos. Dem eigentlichen Zweck dient nur ein Teil der Endenergie, der Rest geht als Abwärme verloren. Auch hier würde eine Effizienzsteigerung dazu beitragen, dass weniger Primärenergie für die benötigte Menge an Nutzenergie eingesetzt werden muss.4

Stromsteuer auf elektrische Energie

Für den Verbrauch elektrischer Energie ist in Deutschland eine Stromsteuer zu entrichten, Sonderregelungen gelten für das Gebiet von Büsingen und die Insel Helgoland. Die Stromsteuer ist bundesgesetzlich festgeschrieben und EU-weit harmonisiert, was bedeutet, dass sich das deutsche Stromsteuergesetz (StromStG) an EU-Richtlinien orientiert. Verwaltet wird die Stromsteuer durch den Zoll, das Aufkommen geht an den Bund. Eingeführt wurde die Verbrauchssteuer auf Strom am 1. April 1999 im Rahmen des Gesetzes zum Einstieg in die ökologische Steuerreform. Seit 2003 bis heute (Stand: November 2020) beläuft sich die Höhe der Stromsteuer auf 20,50 Euro pro Megawattstunde (MWh). Erhoben wird die Stromsteuer bei den Versorgern, die sie dann über den Strompreis an die Verbraucher, die letztendlich Nutzenergie einsetzen, weitergeben.5

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